สายอากาศ

สายอากาศไดโพล เป็นสายอากาศ ที่นักวิทยุสมัครเล่นรู้จักกันโดยทั่วไป และได้ยินบ่อยมากในความถี่ แต่รู้มั้ยว่า สายอากาศไดโพล ยังมีอะไรที่น่าค้นหาอีกหลายอย่าง เอาเป็นว่าสายอากาศไดโพลบางครั้งเราจะเรียกว่า สายอากาศแบบ Hertz หรือ hertzian เพราะว่าสายอากาศแบบนี้ถูก ค้นพบโดย Heinrich Rudolph Hertz เมื่อประมาณปี 1886 สายอากาศแบบ half-wavelength dipole เป็นสายอากาศแบบ สมดุล (balanced) ประกอบด้วยส่วนที่แพร่กระจายคลื่น 2 ส่วนดังรูป
สมดุล (balanced) หมายถึง ปลายสายทั้งสองของมีกระแสไหลเท่ากัน

แต่ละส่วนจะมีความยาว 1/4 ของความยาวคลื่น (quarter-wavelength) เมื่อรวมทั้งสองข้างก็จะเท่ากับ 1/2 ความยาวคลื่น (half-wavelength)
ความยาวครึ่งคลื่นของสายอากาศ (ความยาว L ในรูป) สามารถหาได้จากสูตร (ความยาวคลรึ่งคลื่นในสูญญากาศ)

จงจำเอาไว้ว่าความยาวทางกายภาพ กับความยาวทางไฟฟ้าของสายอากาศ จะแตกต่างกัน (ประมาณ 5 เปอร์เซนต์) โดยความยาวทางกายภาพจะสั้นกว่า เนื่องจากเวลาคลื่นเดินทางผ่านบนโลหะ จะเดินทางได้ช้ากว่าในสูญญากาศ เราจะเรียกว่าค่า velocity factor ความยาวคลึ่งคลื่นของสายอากาศไดโพลที่ใกล้เคียงกับความจริง (ใช้ตัวกลางเป็นโลหะ) คิดได้จากสูตร

ตัวอย่างการคำนวณ
จงหาความยาวโดยประมาณของสายอากาศ half-wavelength dipole ที่ความถี่ 7.25 MHz

ความยาวโดยประมาณเท่ากับ 64 ฟุต 6.6 นิ้ว
The dipole feedpoint
สายอากาศไดโพลแบบ half-wavelength ป้อนกระแสให้ที่จุดกึ่งกลาง

จากรูปแสดงให้เห็นถึง ค่ากระแส และแรงดันบนสายอากาศ ไดโพลแบบ half-wavelength จุดที่เราป้อนจะมีแรงดันต่ำสุดและกระแสสูงสุด จุดที่เราป้อนกระแสจะมีค่า impedance ประมาณ 73 โอห์ม สายนำสัญญาณที่จะมาต่อเข้ากับจุดนี้ก็ต้องมีค่า impedance เท่ากัน เพื่อให้เกิดการส่งผ่านพลังงานได้ดีที่สุด (Maximum power transfer) ถ้าสายนำสัญญาณมีค่า impedance ที่แตกต่างกัน (mismatch) พลังงานที่ส่งไปจากเครื่องส่ง ส่วนหนึ่งจะย้อนกลับมาเข้าเครื่องส่ง ค่านี้เราเรียกกันว่า standing waves (หรืออาจจะเรียกกันว่า SWR,VSWR)
รูปแบบการแพร่กระจายคลื่นของสายอากาศ ไดโพล แบบ half-wavelength เมื่อวางสายอากาศในแนวนอน

จาก รูปเราก็จะเป็นว่าสายอากาศ ไดโพล แบบ half-wavelength จะมีการแพร่กระจายคลื่นออกเป็นสองส่วนหลัก ๆิ หรือก็คือสายอากาศแบบ 2 ทิศทางนั่นเอง (bidirectional) คลื่นจะแพร่ออกทางด้านข้างของตัวนำ ส่วนหัวและท้าย จะไม่มีการพร่ออกมาหรือออกมาน้อยมาก แต่ถ้าเราจับสายอากาศมาวางในแนวดิ่ง การแพร่กระจายคลื่นก็จะออกมาในรูป คล้าย ๆ ขนมโดนัท (doughnut) รูปทั้งสองรูปเป็นการแพร่กระจายคลื่นในสูญญากาศ แต่่เมื่อใช้งานจริง การติดตั้งใกล้กับพื้นโลก (earth’s surface) ทำให้รุปแบบการแพร่กระจายคลื่นผิดเพี้ยนไป

สายอากาศ ไดโพลแบบอื่น ๆ
Inverted-vee dipole
สายอากาศไดโพลแบบ Inverted-vee (ตัว V กลับหัว)
สายอากาศไดโพลแบบ inverted-vee ก็เป็นสายอากาศแบบ half-wavelength เช่นเดียวกับสายอากาศไดโพลที่ได้กล่าวมาในตอนแรก แต่จะมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างการจัดวางให้เป็นรูปตัว V กลับหัว โดยที่จุดป้อนสัญญาณจะยกให้สูงจากพื้นดินมากที่สุด และ สายอากาศแบบนี้จะสั้นกว่าไดโพลธรรมดาประมาณ 3-5 เปอร์เซนต์

มุม a จะมีค่าระหว่าง 70 - 110 องศา ถ้าต่ำกว่า 70 องศา สายอากาศก็จะคล้าย ๆ สายนำสัญญาณสองเส้นขนานกัน จะมีการแพร่กระจายคลื่นได้น้อย แต่ถ้ามุมเกิน 110 องศาคุณสมบัติต่าง ๆ ก็จะคล้าย ๆ กับ ไดโพลธรรมดา (โดยทั่วไปเราจะใช้ 90 องศา เป็นค่าืี่เหมาะสมที่สุด)
สูตรในการคำนวณสายอากาศไดโพลแบบ Inverted-vee คือ

ผล ของ การทำได้ลวดตัวนำของไดโพล เอียงลงมา (Sloping) ทำให้ความถี่ resonant ลดลง นั่นก็คือ ความยาวทางไฟฟ้า ของสายอากาศเพิ่มขึ้นนั่นเอง ถ้าเราจะให้ความถี่ resonant เท่าเดิม เราก็ต้องลดความยาวของสายอากาศลง ซึ่งก็เป็นผลดี ส่วน impedance และ bandwidth ก็จะลดลงตามไปด้วย
จากข้อมูลเบื้องต้นมีการพูดว่า สายอากาศ ไดโพลแบบ Inverted-vee จะดีกว่า half-wavelength dipole ธรรมดา
• ได โพลแบบ Inverted-vee ใช้เสาหลักที่สูง แค่ 1 ต้น ส่วน half-wavelength dipole ต้องใช้ 2 ต้นเป็นอย่างน้อย และถ้าสายนำสัญญาณมีน้ำหนักมาก อาจจะต้องเพิ่งเสาตรงกลางอีก 1 ต้น แต่ ไดโพลแบบ Inverted-vee สามารถจับยึดสายลงมากับเสากลางได้เลย
• สายอากาศไดโพลแบบ Inverted-vee ใช้พื้นที่ในการติดตั้งน้อยกว่า
• ไดโพลแบบ Inverted-vee สามารถ match กับสายนำสัญญาณแบบ 50 โอห์ม ได้ดีกว่า



รูปแบบการแพร่กระจายคลื่น ระหว่าง inverted-Vee กับ ไดโพล ธรรมดา (ในย่านความถี่ 80 เมตร)
Sloping dipole (sloper หรือ slipole)
สายอากาศแบบนี้จะเป็นที่นิยม เนื่องจาก มีมุมการแพร่กระจายคลื่นที่ต่ำกว่า มีการแพร่กระจายคลื่นได้แรงที่สุดเพียงด้านเดียว

Broadbanded dipoles

สายอากาศแบบ Folded dipole เป็น สายอากาศพื้นฐานที่ประกอบด้วย สายอากาศ half-wavelength จำนวน 2 ชิ้นมาต่อเข้าด้วยกัน (shorted) และมีการป้อนสัญญาณที่จุดกึ่งกลางของตัวนำ 1 ด้าน สายอากาศแบบนี้จะมีค่า impedance ประมาณ 300 โอห์ม ซึ่งจะให้กับสายนำสัญญาณแบบ twin-lead สายอากาศแบบนี้จะมีข้อดีคือ bandwidth กว้าง (wide-bandwidth)

Folded dipole fed with coaxial cable
ข้อเสียของสายอากาศแบบ Folded dipole ก็คือมีค่า impedance 300 โอห์ม ซึ่งไม่เหมาะสมกับเครื่องส่งในปัจจุบัน ที่ ได้รับการออกแบบให้ใช้กับสายนำสัญญาณแบบ coaxial-cable แต่ว่าเราก็สามารถที่จะแก้ปัญหาได้โดยการใช้ หม้อแปลง 4:1 balun ที่จุดป้อนสัญญาณ (ดังรูป)

Bowtie dipole (สักษณะคล้าย ๆ หูกระต่าย)
สาย อากาศแบบ bowtie dipole เป็นที่นิยมในช่วงปี 1930s ถึง 1940s, จนกลายเป็นพื้นฐานสายอากาศของเครื่องรับโทรทัศน์ในตอนแรก ต่อมาใช่ช่วงปี 1950s เรียกสายอากาศแบบนี้ว่าื Wonder Bar antenna แต่ระยะหลังได้รับความนิยมลดลง

Cage dipole (ลักษณะคล้าย ๆ กรงนก)
สาย อากาศแบบ cage diople มีแนวคิดเดียวกับสายอากาศ ไดโพลแบบ bowtie แต่ลักบณะโครงสร้างแตกต่างกัน แนวคิดที่จะรวมเอาสายอากาศไดโพล หลาย ๆ เส้นมาขนานกันโดยใช้สายนำสัญญาณเส้นเดียวกัน จะใช้ฉนวน (อาจจะทำมาจาก plexiglass, lucite, หรือ ceramic) มาคั่นระหว่างสายลวดตัวนำแต่ละเส้น

ในบางครั้งสายอากาศ ไดโพลแบบ half-wavelength อาจจะมีความยาวเกินไป ในการใช้งานบางรูปแบบ วิธีการแก้ปัญหานี้ก็คือ การนำ coil-loaded มาใช้เพื่อลดความยาวของไดโพลลง (ดังรูป)

การใช้ coil-loaded จะเป็นการเพิ่มความยาวทางไฟฟ้า (electrical length) ของลวดตัวนำ โดยไม่ต้องเพิ่มความยาวทางกายภาพ (physical length)

Off-center-fed full-wave doublet (OCFD) antennas
สายอากาศแบบเราจะรู้จักในนามของสายอากาศแบบ Windom (ผู้ประดิษฐ์คือ Loren G. Windom , W8GZ)

สาย อากาศแบบนี้จะทำงานได้ดีเมื่ออยู่สูงกว่าพื้นดิน อย่างน้อย lambda/2 ในทางปฎิบัตจะให้กับความถี่ที่สูงกว่า 10 MHz ขึ้นไปจุดป้อนสัญญาณจะห่างจากปลาย lambda/4 สามารถ match กับสายนำสัญญาณแบบ 75 โอห์มได้เป็นอย่างดี และควรต่อร่วมกับ หม้อแปลง 1:1 balun ด้วย สายอากาศแบบนี้จะมีความยาวรวม 1 lambda อัตราการขยายประมาณ 1dB

สายนำสัญญาณTRANSMISSION LINE
(ภาษาทั่วไป= สายอากาศ)

สายนำสัญญาณที่ดี ควรมีลักษณะดังนี้ คือ มีความต้านทานต่ำ นำสัญญาณด้วยความเร็วใกล้เคียงแสง มีกำลังสูญเสียต่ำหรือลดทอนกำลังสัญญาณวิทยุต่ำ และในการเลือกสายนำสัญญาณต้องมีค่าอิมพีแดนซ์เท่ากับค่าอิมพีแดนซ์ของ เครื่องรับ-ส่งด้วยหรือที่เรียกว่า MATCHING ถึงจะนำสัญญาณได้ดี
ตัวอย่างสายนำสัญญาณ



TWIN LEAD มีค่า IMPEDANCE ประมาณ 300 โอห์ม

สาย นำสัญญาณ COAXIAL มีค่า IMPEDANCE ประมาณ 50 โอห์ม โดยทั่วไปเครื่องรับ-ส่งวิทยุ จะใช้สายชนิดนี้เพราะมีชีลด์เป็นตัวป้องกันสัญญาณรบกวนจากภายนอก
เทคกะนิคช่าง

สายอากาศ
(ภาษาทั่วไป = แผงอากาศ)

ขณะรับทำหน้าที่เปลี่ยนคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าความถี่วิทยุ เข้าเครื่อง และขณะส่งเปลี่ยนความถี่วิทยุจากเครื่องส่งให้เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าแผ่ออก อากาศ ในการเลือกสายอากาศ สายอากาศต้องมีค่าอิมพีแดนซ์เท่ากับค่าอิมพีแดนซ์ของเครื่องรับ-ส่งด้วย เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหายแก่เครื่องรับ-ส่งวิทยุ เพื่อให้แผ่กระจายคลื่นได้ไกลและใช้งานเครื่องได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ
ตัวอย่างสายอากาศ



ศัพท์

DIRECTIONAL ANTEANA เป็นลักษณะการแผ่กระจายคลื่นออกได้ดีในทิศทางที่กำหนด (แบบทิศทาง) ซึ่งจะมี ANTENNA ROTATOR ติดตั้งอยู่กับเสาเพื่อหมุนปรับเปลี่ยนทิศทางของสายอากาศ

ISOTROPIC หมายถึง สายอากาศที่สามรถแผ่กระจายคลื่นได้ทุกทิศทางและแรงเท่ากัน
OMIDIRECTIONAL ANTENNA เป็นลักษณะการแผ่กระจายคลื่นออกรอบทิศในแนวขนานพื้นโลก

RADIATION PATTERN หมายถึงรูปแบบการกระจายคลื่นของสายอากาศ
ตัวอย่าง สายอากาศแบบทิศทาง เช่น YAGI ซึ่งมีค่า GAINมาก และมีค่า RADIATION RESISTANE 300 โอห์ม ซึ่งสายอากาศนี้ยังใช้ในการหาสถานีที่กำลังออกอากาศได้ด้วย




1. รีเฟลกเตอร์ 2. ไดรเว่นอีลีเมน 3. ไดรเวกเตอร์ 4. บูม

...*.. ในการติดตั้งสายอากาศของเครื่องรับ-ส่ง ต้องขนานกันถึงจะรับ-ส่งได้ดี ดังนั้นต้องรู้ว่าอีกฝ่าย ติดตั้งแบบไหน HOR หรือ VER HORIZONTAL ขนานพื้นโลก, VORTICAL ตั้งฉากพื้นโลก
การสูญเสียในสายนำสัญญาณ
เราสามารถแบ่งการสูญเสียในสายนำสัญญาณได้ 3 ประเภท คือ
1. การสูญเสียในสายทองแดง (Copper Loss)
2. การสูญเสียไดอีเล็คตริก (Dielectric Loss)
3. การสูญเสียเนื่องจากการแพร่กระจายคลื่นและการเหนี่ยวนำ (Radiation And Induction LOSS) ....

การสูญเสียในสายทองแดง (Copper Loss)
เนื่องจากมีค่าความต้านทานภายในสายนำสัญญาณ ฉะนั้นกระแสที่ไหลผ่านสายทองแดงที่มีค่าความต้านทาน จะเกิดสูญเสียอกกมาในรูปพลังงานความร้อน ความต้านทานของสายตัวนำ ถ้ามีพื้นที่มาก(สายใหญ่)ความต้านทานจะน้อยมาก ถ้าสายมีความยาวมากความต้านทานจะยิ่งมีมากขึ้น หรือในสายทองแดงมีการสูญเสียความถี่ ปรากฏการณ์นี้เกิดจากกระแสถูกต่อต้านจากการเหนี่ยวนำภายในตัวนำ ทำให้กระแสไหลได้น้อยในบริเวณจุดศูนย์กลางของสาย จึงทำให้กระแสส่วนใหญ่ไหลบริเวณผิวของตัวนำและเมื่อความถี่สูงขึ้น กระแสบริเวณจุดศูนย์กลางของสายจะถูกต่อต้านสูงขึ้น ทำให้กระสำไหลได้น้อย นั่นคือความต้านทานของสายสูงขึ้น กระแสจะไหลเฉพาะพ้นผิวตัวนำ เราเรียกว่า Skin Effect ดังนั้นสายที่ใช้งานทางด้านความถี่สูง จึงนิยมเคลือบเงินที่ผิวเพื่อลดค่าความต้านทาน เพราะเงินเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีและกระแสก็จะไหลในพื้นผิวเงินนี้

การสูญเสียไดอีเล็คตริก (Dielectric Loss)
เมื่อมีความต่างศักย์ระหว่างสายตัวนำจะทำให้ เกิดประจุไฟฟ้าขึ้นบนสาย เมื่อมีค่าความต่างศักย์อิเล็กตรอนจะได้รับอิทธิพลจากสนามไฟฟ้า ทำให้การโคจรเสียรูปเดิมไป การสูญเสียไดอิเล็กตริกจะกลายเป็นความร้อน สายบางอย่างมีโครงสร้างอะตอม ซึ่งยากต่อการเปลี่ยนแปลง เช่น ยาง อากาศ ทำให้สูญเสียไดอิเล็กตริกมีน้อย ดังนั้นไดอิเล็กตริกที่ใช้ ในสายโคแอกเชียลจะต้องเป็นชนิดที่มีการสูญเสียต่ำ เช่น สายโพลีเอทีลีน การสูญเสียไดอีเล็กตริก จะขึ้นอยู่กับแรงดันตกคร่อมไดอีเล็กตริกด้วย สายโคแอกเชียลจะมีย่านความถี่ใช้งาน จำกัดไม่เกินความถี่ GHz ทั้งนี้เป็นผลมาจากการสูญเสียไดอีเลคตริกและการสูญเสียเนื่องจากปรากฎการณ์ ที่ผิวตัวนำ
การสูญเสียเนื่องจากการแพร่กระจายคลื่นและการเหนี่ยวนำ (Radiation And Induction LOSS)
เกิดจากการไหลของกระแส ซึ่งทำให้เกิดสนามแม่เหล็กและสนามไฟฟ้ารอบตัวนำ พลังงานที่แพร่กระจายออกไปนี้บางส่วนจะสูญเสียเนื่องจากประจุ และการเหนี่ยวนำวัตถุที่แวดล้อมและใกล้เคียงกับสายตัวนำ การสูญเสียจะมีค่าน้อยก็ต่อเมื่อเราต่อโหลดแมทช์และ ชีลด์สายไม่ให้เกิดการแพร่กระจายคลื่นเล็ดรอดออกมาภายนอก ดังนั้นสายโคแอกเชียลจึงมีการสูญเสียการแพร่กระจายคลื่นน้อยเพราะมีชีลด์ อยู่ในตัว

สายอากาศ
สายอากาศเป็นส่วนที่สำคัญของเครื่องรับและเครื่องส่ง ซึ่งทำหน้าที่แพร่กระจายคลื่นจากเครื่องส่งออกอากาศ และรับคลื่นวิทยุเข้าสู่เครื่องรับ สายอากาศประกอบไปด้วยลวดตัวนำเป็นท่อตันหรือกลวง ทำหน้าที่เสมือนวงจรไฟฟ้า ที่มีตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุต่ออยู่ ลวดตัวนำอาจเป็นเส้นตรงหรืองอโค้ง แล้วแต่ชนิดของสายอากาศโดยทั่วไปจะมีขนาดความยาวใกล้เคียงกับความยาวคลื่น l (แลมด้า Lamda) เราจึงสามารถใช้สายอากาศทำหน้าที่ได้ทั้งสายอากาศส่งหรือสายอากาศรับ
การแพร่กระจายคลื่นสายอากาศแบบนี้จะหักล้างกันน้อยมาก และสามารถส่งออกอากาศได้มาก สนามแม่เหล็กจะกระจานไปรอบๆทำให้การแพร่คลื่นออกได้เต็มที่ ซึ่งเราเรียกสายอากาศแบบนี้ว่า ไดโพล ความยาวของสายอากาศแต่ละข้างยาวเท่ากับ l/4 ความยาวรวมเท่ากับ l/2 เราเรียกสายอากาศชนิดนี้ว่า ฮาฟเวฟไดโพล (Half Wave Dipole) จุดกลางของสายอากาศเราจะป้อนสัญญาณเข้าเรียกว่า จุดฟิด (feed point) ซึ่งจะมีกระแสไหลมากที่สุดและแรงดันน้อยที่สุดที่จุดฟิด จะมีอิมพีแดนช์ของสายอากาศเท่ากับ 73 โอห์ม และมีกระแสไหลน้อยที่สุดมีแรงดันมากที่สุดที่บริเวณปลายสุดของสายอากาศทั้ง สองข้าง กระจายออกสู่อากาศวิ่งจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นด้วย เพราะมีกระแสไหลในสายอากาศเนื่องจากกระแสไหลมากที่สุดบริเวณจุดฟีด สนามแม่เหล็กตรงจุดฟีดจึงแรงเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถกระจายออกอากาศไป ได้ไกล สนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดเหนี่ยวนำบนเส้นลวดสายอากาศเราเรียกค่าที่วัดได้ ว่า ความแรงสนาม (Field Strength) ความแรงสนามจะขึ้นอยู่กับระยะห่างจากเครื่องส่งและกำลังส่ง ความแรงจะน้อยลง ณ จุดที่ห่างออกไป

รูปแบบการแพร่กระจายของคลื่นและบีมวิดท์
เป็นการเขียนรูปแบบเพื่อแสดงความสามารถในการส่งหรือรับสัญญาณของสายอากาศ ชนิดต่าง ๆ เนื่องจากความสามารถของสายอากาศในการแพร่กระจายคลื่นในทิศทางต่าง ๆ ไม่เท่ากันดังรูป A.

บีมวิดท์เป็นการวัดความกว้างของลำคลื่น โดยพิจารณาเฉพาะคลื่นในทิศทางที่รุนแรงที่สุด แล้วอ่านค่าความกว้างของมุม ดังรูป B.

อัตราการขยายของสายอากาศ

เป็น การเปรียบเทียบ out put ของสายอากาศในทิศทางใดทิศทางหนึ่งเทียบกับ out put ของสายอากาศอ้างอิง (Reference Antenna) ปกติเรานิยมใช้สายอากาศไดโพลชนิดฮาฟเวฟ เป็นสายอากาศอ้างอิง เช่น สมมุติว่าสายอากาศมีอัตราขยาย 20 dB (หรือ 20 เท่า) หมายความว่า ในทิศทางนั้นส่ายอากาศต้นนั้นลงคลื่นออกไปแรงกว่าสายอากาศอ้างอิงอยู่ 20 dB ถ้าสายอากาศออกไปได้ดีในทิศทางหนึ่ง ส่วนทิศทางอื่นก็จะด้อยลงไป อัตราการขยาย (Gain) ของสายอากาศไม่ได้หมายความว่ากำลัง Out put ของสายอากาศมากกว่ากำลัง In put หากแต่เป็นอัตราขยายที่คิดเทียบกับสายอากาศอ้างอิง


อัตราการขยายของสายอากาศ
สายอากาศไดโพลเป็นสายที่ได้รับความนิยมมากที่สุดความยาวของสายเท่ากับ ที่ความถี่ใช้งานเราสามารถคำนวณความยาวได้จากสูตร

l = ความถี่คลื่นมีหน่วยเป็นเมตร
F = ความถี่ใช้งานมีหน่วยเป็น เฮิร์ต (Hz)
เนื่องจากคลื่นเดินทางในอากาศ (free space) หรือคลื่นเดินทางในตัวนำด้านปลาย เสมือนมีความยาวทางไฟฟ้ามากกว่าปกติ จึงต้องใช้สูตร




รูปการ แพร่กระจายคลื่นของสายอากาศแบบฮาฟเวฟไดโพล จะแพร่กระจายคลื่นเท่ากันหมดในทิศทางรอบตัวของสายอากาศ และการแพร่กระจายคลื่นจะน้อยที่สุดในทิศทางชี้ฟ้าและลงดินของสายอากาศ

สายอากาศแนวดิ่ง

เรา ต้องใช้สายอากาศที่วางตัวในแนวดิ่งจึงทำให้ติดตั้งลำบาก สายอากาศชนิดฮาฟเวฟไดโพล จึงต้องยกสายอากาศให้สูงจากพื้นดินมาก ถ้าเราวางสายอากาศที่มีความยาว l/4 บนระนาบตัวนำเพื่อทำหน้าที่เป็นกราวนด์ (Perfect ground) จะได้เสมือนกับใช้สายอากาศไดโพลชนิดฮาฟเวฟ เพราะระนาบกราวด์เสมือนกระจกที่ทำให้เกิดลวดสายอากาศอีกเส้นหนึ่ง l/4
รวมความยาวทั้งสองข้างเท่ากับ l /2สายอากาศชนิดนี้จะทำงานได้ดีก็ต่อ เมื่อพื้นกราวนด์เป็นตัวนำ ถ้าหากติดตั้งบนพื้นดินที่มีคุณสมบัติเป็นตัวนำไม่ดี


เรา จะต้องสร้างพื้นกราวนด์เพิ่มอีก โดยใช้ลวดทองแดงต่อออกจากฐานของสายอากาศไปรอบทิศทาง อย่างน้อย 4-5 ทิศทาง เราเรียกว่า Radial จะทำหน้าทีเป็นเสมือนกราวนด์ให้แก่สายอากาศ สายอากาศชนิดควอเตอร์เวฟจะมีค่า Zo อิมพีแดนช์ ประมาณ 36 โอห์ม เราจึงสามารถใช้สายนำสัญญาณแบบโคแอกเชียลต่อได้โดยตรง ไม่ต้องมีบาลัน โดยชีลด์ของสายโคแอกเชียลต่อกับกราวนด์ได้เลย สายอากาศประเภทนี้นิยมนำไปใช้เป็นสายอากาศแบบติดรถยนต์โดยใช้ตัวถังรถยนต์ เป็นตัว Radial หรือสายอากาศแบบกราวนด์เพลน 5/8 เป็นต้น
ในบางครั้งเราจำเป็นต้องจำกัดทิศทางการแพร่กระจายคลื่น เราจะใช้สายอากาศแบบทิศทาง ซึ่งเราเรียกสายอากาศชนิดนี้ว่าแบบ ยากิ (YAKI )
สายอากาศแบบทิศทาง ยากิ (Yaki)
ถ้าเรานำสายอากาศหลายๆชุดมาต่อเรียงแถว เรียกว่าเป็นแอเรย์ อัตราขยายของสายอากาศจะมากขึ้น และสามารถควบคุมทิศทางการแพร่คลื่นได้
สายอากาศที่ไม่ได้ต่อเข้ากับสายนำสัญญาณ แต่สามารถเหนี่ยวนำให้เกิดกระแสหรือ แรงดันบนตัวสาย อากาศเราเรียกว่า Parasitic Element ดังรูป


จาก รูป อีลิเมนท์จะวางห่างจากไดโพลเป็นระยะห่างเท่ากับ l/4 เราเรียกไดโพลว่า ตัวถูกขับ ( Driven Element ) ซึ่งมีความยาวเท่ากับ l/2
ถ้าเรารับ คลื่นเข้ามาจะเข้าที่ ไดเรกเตอร์ ( Director) ซึ่งมีความยาวจะสั้นกว่า l/2 ประมาณ 5 % และความยาวของไดเรกเตอร์จะอยู่ห่างจาก ตัวขับประมาณ 0.1l จะเกิดการเหนี่ยวนำ เฟสจะเปลี่ยนไป90 องศา พอคลื่นเหนี่ยวนำลงบนไดโพล ก็จะมีเฟสกลับทางไป 180 องศา และจากไดโพลจะเหนี่ยวนำไปยัง รีเฟลกเตอร์ ( Reflector ) ซึ่งรีเฟลกเตอร์จะเหนี่ยวนำเกิดกระแสไหลในตัวรีเฟลกเตอร์แล้วจะแพร่คลื่นออก มาเหนี่ยวนำที่ ตัวถูกขับ ( Driven Element ) จะเปรียบเสมือนรีเฟลกเตอร์เป็นตัวสะท้อนคลื่นนั้นเองซึ่งจะอยู่ห่างจากไดโพ ลประมาณ 0.18l ถึง 0.2l และมีความยาวของรีเฟลกเตอร์มักจะยาวกว่า ไดโพล ประมาณ 5 %
ในการส่งออกอากาศนั้นสายอากาศยากิ 3 อิลีเมนท์ จากรูป ข แสดงให้เห็นการแพร่กระจายคลื่นของไดโพล และการเสริมของรูปแบบการแพร่กระจายคลื่นของตัวรีเฟลกเตอร์กับไดเรกเตอร์ ทำให้เราได้รูปแบบรวมเป็นลักษณะบีมเดียว บีมวิดท์แคบลงอัตราขยายสูงขึ้น เราสามารถเพิ่ม อีลิเมนท์ของไดเรกเตอร์ให้มีจำนวนมากขึ้น เพื่ออัตราการขยายของสายอากาศให้สูงขึ้นไปอีกด้วย











ไดโพล 4 ห่วง
การแพร่กระจายคลื่น Polarisation
Antenna จานสายอากาศทำหน้าที่แพร่กระจายและรับคลื่นสัญญาณ โดยมีรูปแบบการกระจายแบบต่างๆ คือ
• Linear Polarisation การแพร่กระจายคลื่นเป็นแนวตรง ได้แก่
o Horizontal Polarisation การแพร่กระจายคลื่นในแนวนอน
o Vertical Polarisation การแพร่กระจายคลื่นในแนวตั้ง
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
เมื่อใช้จานสายอากาศแบบLinear จะอ่าน Tag ได้ดีที่สุดเมื่อTagผ่านเข้ามาในแนวนอนและแนวดิ่ง
• Circular Polarization การแพร่กระจายคลื่นเป็นวงกลม
o Righthand Circular Polarization: RHCP การแพร่กระจายคลื่นเป็นวงกลมเวียนขวา
o Lefthanded Circular Polarization: LHCP การแพร่กระจายคลื่นเป็นวงกลมเวียนซ้าย
สำหรับจานสายอากาศแบบ Circular จะอ่าน Tag ได้แม้ไม่อยู่ในแนวตรง

การวัดอัตรากำลังขยาย(Gain)ของจานสายอากาศ หน่วยวัดเป็น dBi
แบบLinear ใช้หน่วยวัดเป็น dBi (Isotropic)
แบบCircular ใช้หน่วยวัดเป็น dBiC (Circular)
เทียบค่า Gain (dBi) = dBiC - 2.15 dBi เช่น เมื่อต้องการเทียบว่า 7.5 dBiC เท่ากับกี่ dBi
Gain (dBi) = 7.5 dBiC - 2.15 = 5.35 dBi